隔热完井装置和隔热完井方法技术领域
本发明涉及油气井领域，特别涉及一种隔热完井装置。本发明还涉及使用这
种隔热完井装置进行隔热完井的方法。
背景技术
地热开发以及稠油热采井通常需要向井筒内注入蒸汽，这要求井筒具有较好
的隔热效果。隔热较好的井筒可以降低蒸汽沿井筒壁的热量损失保证注入地层的
蒸汽干度和热焓，提高热采效果。研究采收率与井底干度的关系可以看出：要取
得较高的采收率，井底蒸汽干度要保持在40％以上。
目前的井筒隔热装置可概括分为两类：一类是油管隔热；一类是套管隔热。
对于这些井筒隔热装置，由于存在接箍，在经过多轮次的蒸汽吞吐后，隔热效果
会变差，热损失严重。
因此，需要一种隔热效果良好的隔热完井装置。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种隔热完井装置。这种隔热完井装置的隔热
效果好，并且易于更换。本发明还涉及使用这种隔热完井装置进行隔热完井的方
法。
根据本发明的第一方面，提出了一种隔热完井装置，包括：外套管，该外套
管包括处于其上游部的隔热区和与隔热区相邻并处于隔热区下游的对扣区，设置
在外套管内的内套管，内套管包括处于其下游部的与对扣区配合的对扣配合区和
处于对扣配合区上游的隔热配合区，在将内套管安装到外套管内之后，对扣配合
区与对扣区接合，隔热配合区与隔热区之间形成连续的隔热腔。
根据本发明的装置，仅通过外套管和内套管的配合形成隔热腔，并且隔热腔
为连续。这种隔热腔使得内套管内的热量必须经过隔热腔传导，而没有其他传热
元件，大大降低了内套管内的热量向外传导，减少了热量损失。在经过多轮次的
蒸汽吞吐后，隔热腔不会发生任何变化，因此隔热完井装置仍会保持良好的隔热
效果。此外，本发明的隔热完井装置包括的部件较少，制造成本低，使用也较为
简单。当油井报废后，还可以将内套管取出以重复利用，节约成本，同样也能方
便地更换内套管。
在一个实施例中，在隔热区的内表面上和/或隔热配合区的外表面上设置有热
反射层。在一个优选的实施例中，热反射层由隔热区的内表面上和/或隔热配合区
的外表面上的银镀层、铝镀层、锌镀层和铝箔中的一种或多种形成。这种热反射
层的亮度很高，大大降低了隔热区的内表面和/或隔热配合区的外表面的黑度，从
而降低了热辐射，进而大大降低了内套管内的热量向外传导，减少了热量损失。
在一个实施例中，隔热区的内径大于对扣区的内径，隔热配合区的外径小于
对扣配合区的外径，对扣配合区与对扣区通过螺纹相连。螺纹连接能够方便地在
井口转动内套管，从而实现将对扣配合区与对扣区相连。此外，通过计算内套管
的转动圈数，能够确定对扣配合区与对扣区是否达到预定的连接牢固程度，方便
了施工。
在一个实施例中，在内套管的隔热配合区处设置有扶正器。通过这种结构，
在将内套管装配到外套管的内部后，扶正器会存在于隔热腔内部，使得内套管在
外套管内居中，方便随后的施工过程。在一个优选的实施例中，扶正器为非金属
扶正器，以减少热量传递。
在一个实施例中，外套管还包括处于对扣区下游的安装区，内套管还包括处
于对扣配合区下游的安装配合区，在将内套管安装到外套管内之后，安装区与安
装配合区相接合。通过在外套管上设置安装区，在内套管上设置安装配合区，使
得外套管和内套管之间不但通过对扣区和对扣配合区彼此相连，还通过安装区和
安装配合区彼此相连，使得内套管能更稳定地处于外套管的内部。在一个优选的
实施例中，在安装配合区与安装区的接合面上设置有环形密封件。环形密封件能
防止在固井期间水泥浆进入安装配合区与安装区内，使得内套管不再保持稳定。
根据本发明的第二方面，提出了一种使用根据上文所述的隔热完井装置进行
隔热完井方法。该方法包括，步骤一：向井内下入外套管；步骤二：向外套管内
下入内套管，并且使内套管的对扣配合区与外套管的对扣区相接合，在隔热配合
区与隔热区之间形成连续的隔热腔；步骤三：对外套管固井；步骤四：在井口对
内套管施加拉力，以将内套管拉长。
根据本发明的方法，在外套管和内套管之间形成了连续的隔热腔，而没有其
他传热元件，大大降低了内套管内的热量向外传导，减少了热量损失。此外，在
完井之后，蒸汽通道为全通径，降低了注汽摩阻及注汽压力。
在一个实施例中，内套管的增长量与内套管的原始长度之比为0.0001到
0.001。通过预先拉长内套管，可大大减小在输送蒸汽时内套管受热而产生的长度
增加。这样就避免了多轮次蒸汽吞吐造成的内套管多次长度变化，也就避免了对
隔热完井装置的破坏作用，延长了隔热完井装置的使用寿命。
在一个实施例中，在隔热腔内填充有隔热材料。隔热材料能够进一步提高装
置的隔热性，降低内套管内的热量向外传导，减少了热量损失。
在本申请中，用语“上游”是指朝向地面的方向，“下游”是指与上游相反
的方向。
与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)根据本发明的装置，隔热腔为
连续使得内套管内的热量必须经过隔热腔传导，而没有其他传热元件，大大降低
了内套管内的热量向外传导，减少了热量损失。(2)在经过多轮次的蒸汽吞吐
后，隔热腔不会发生任何变化，因此隔热完井装置仍会保持良好的隔热效果。(3)
当油井报废后，还可以将内套管取出以重复利用，节约成本，同样也能方便地更
换内套管。此外，本发明的隔热完井装置包括的部件较少，制造成本低，使用也
较为简单。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1示意性地根据本发明的隔热完井装置的结构；
图2示意性地显示了根据本发明的外套管的结构；
图3示意性地显示了根据本发明的内套管的结构；
图4和5示意性地显示了本发明的装置在实际施工中的状态；
图6示意性地显示了本发明的装置在生产中的状态。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1显示了根据本发明的隔热完井装置10的结构示意图。如图1所示，隔
热完井装置10包括外套管20和内套管30。在使用中，内套管30装配在外套管
20的内部，即同轴地套在一起。下面分别详细介绍外套管20和内套管30。
图2显示了根据本发明的外套管20的结构示意图。如图2所示，外套管20
为筒状结构，其包括处于上游部的隔热区21、处于中间部的对扣区22和处于下
游部的安装区23。隔热区21的内径D21大于对扣区22的内径D22，安装区23
的内径D23最小。隔热区21用于与内套管30的相应区域配合形成隔热腔11(如
图1所示)，对扣区22用于与内套管30的相应区域对扣在一起，安装区23用
于与内套管30的相应区域相连以承载内套管30。
图3显示了根据本发明的内套管30的结构示意图。如图3所示，与外套管
20类似，内套管30也为筒状结构，并且内套管30包括处于上游部的隔热配合区
31、处于中间部的对扣配合区32和处于下游部的安装配合区33。隔热配合区31
的外径D31小于对扣配合区32的外径D32。在图1所示的装配状态中，对扣配
合区32与对扣区22相结合，并且安装配合区33与安装区23相结合。由于隔热
配合区31的外径小于对扣配合区32的外径，因此隔热配合区31的外径D31必
然也小于隔热区21的内径D21，从而在隔热配合区31和隔热区21之间形成了
连续的隔热腔11。在经过多轮次的蒸汽吞吐后，连续的隔热腔11不会发生任何
变化，因此隔热完井装置10仍会保持良好的隔热效果。
安装区23和安装配合区33的接合面上设置有环形密封件36以对对扣配合
区32与对扣区22的连接和隔热腔11起到保护作用。
为了降低隔热腔11的导热能力，将隔热腔11内填充有隔热材料。在一个实
施例中，隔热材料可为气凝胶毡、聚氨酯泡沫材料、聚苯乙烯泡沫材料等。这些
材料的隔热性能很好、价格也较低，而且密度较小，有助于降低整个装置的重量。
此外，还在隔热区21的内表面上设置了热反射层24，并且在隔热配合区31的外
表面上也设置了热反射层34。这样，隔热腔11的内壁上均设置有热反射层14，
从而进一步降低隔热腔11的导热能力。在一个实施例中，热反射层银镀层、铝
镀层、锌镀层和铝箔中的一种或多种形成。这种热反射层的亮度很高，大大降低
了隔热腔11内壁的黑度，从而降低了热辐射，进而大大降低了隔热腔11的导热
能力，减少了热量损失。
在对扣区22的上设置有内螺纹，在对扣配合区32上设置有外螺纹。这样在
施工过程中，可通过在井口转动内套管30而实现对扣区22和对扣配合区32之
间的连接，即螺纹连接。螺纹连接可达到以下优点：通过计算内套管30的转动
圈数，就能够确定对扣配合区32与对扣区22是否达到预定的连接牢固程度，方
便了施工。此外，当油井报废后，还可以将内套管30取出以重复利用，节约成
本，同样也能方便地更换内套管30。
优选地，在内套管30的隔热配合区31处设置有扶正器35。扶正器35可保
证内套管30在外套管20内居中，隔热腔11成为均匀的圆环形状，这会使得后
续施工过程更加方便。在一个优选的实施例中，扶正器35为非金属扶正器，以
减少热量传递。
下面根据图4、图5和图6来描述使用隔热完井装置10进行隔热完井方法。
步骤一：向井内下入外套管20，如图4所示。步骤二：向外套管20内下入
内套管30，并且使内套管30的对扣配合区32与外套管20的对扣区22相接合，
这样隔热配合区31与隔热区21之间形成连续的隔热腔11，如图5所示。步骤三：
对外套管20固井，形成固井水泥环51。步骤四：在井口对内套管30施加拉力，
以将内套管30拉长。
优选地，内套管30的增长量与内套管30的原始长度之比为0.0001到0.001。
例如，在300℃下，长度为1000米的内套管30可被拉长0.3米。通过预先拉长
内套管30，可大大减小在输送蒸汽时内套管30受热而产生的长度增加。这样就
避免了多轮次蒸汽吞吐造成的内套管30多次长度变化，也就避免了对隔热完井
装置10的破坏作用，延长了隔热完井装置10的使用寿命。
图6示意性地显示了本发明的隔热完井装置10在生产中的状态。在地热开
发或稠油热采时，向隔热完井装置10的内部下入油管60以降低在油管60内注
入的蒸汽的热损失。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的
情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只
要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起
来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内
的所有技术方案。